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模拟电子技术基础

[ 例 1] 电路如图所示，图中运放 A 和二极管 D1 、 D2

都是理想器件，稳压管 DZ 的稳压值为 UZ 。试证明调节电位器 RW 改变矩形波占空比时，周期 T将保持不变。

练 习 题

A+

_

R

C

R1

R2

R3

DZ

D2

D1

uO

RW

+

+

_

_uF

uC

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模拟电子技术基础

[ 解 ] 由题意，画出 uO 和 uC的波形如下图示。

其中

波形图

T1 T2

T

UZ

–UZ

UF

–UF

t

uOuC

O

uO, uC

A+

_

R

C

R1

R2

R3

DZ

D2

D1

uO

RW

+

+

_

_uF

uC

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模拟电子技术基础

当 uO=UZ 时， uO 通过 D1 对电容充电

当 uO= –UZ 时，电容通过 D2 放电

可见，在改变 RW 滑动端位置时， T保持不变。

振荡周期

为常数

A+

_

R

C

R1

R2

R3

DZ

D2

D1

uO

RW

+

+

_

_uF

uC

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模拟电子技术基础

[ 例 2] 在图示矩形波发生电路中，理想运放的最大输出电压 Uomax=12 V ，最小的输出电压 Uomin=0 V 。

(a) 画出输出电压 uO 和电容电压 uC 的波形；(b) 求出 uC 的最大值和最小值 ;

(c) 当 UR 的大小超出什么范围时，电路将不再产生矩形波？

uOC A+

–

R4 R5

100k+15V

100k

0.01F

100k 100k100k

R1 R3

R2

+

–uC

UR

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模拟电子技术基础

[ 解 ] (a) 方波发生器的输出电压只有高、低两种电平，电容 C随输出电压的极性进行充电或放电。当 uC 大于运放同相端电位 u+ 时，输出为低电平；反之，输出为高电平。

uOC A+

–

R4 R5

100k+15V

100k

0.01F

100k 100k100k

R1 R3

R2

+

–uC

UR

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模拟电子技术基础

t

01

5

0

12uO/V

uC/V

t

输出电压 uO 和电

容电压 uC 的波形图

uOC A+

–

R4 R5

100k+15V

100k

0.01F

100k 100k100k

R1 R3

R2

+

–uC

UR

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模拟电子技术基础

(b) 由图可知，运放同相端电位的最大值和最小值，即为 uC 的最大值和最小值。

对于同相端，由 KCL 得

当 时

当 时

uOC A+

–

R4 R5

100k+15V

100k

0.01F

100k 100k100k

R1 R3

R2

+

–uC

UR

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模拟电子技术基础

(3) 如果 Ucmax<U+max ，或 Ucmin>U+min ，电路不能产生方波。

Ucmax=Uomax/2=6 V

Ucmin=Uomin/2=0 V

由图可知

由 知

当 UR>3U+max–UOmax=6 V

或 UR<3U+min–UOmin=0 V 时电路不能产生方波

uOC A+

–

R4 R5

100k+15V

100k

0.01F

100k 100k100k

R1 R3

R2

+

–uC

UR

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模拟电子技术基础

[ 例 3] 图示电路为一压控振荡器。设输入电压 0<UI<6

V ，运放 A1 、 A2 为理想器件；二极管 D 的正向压降

为 0.6V ，稳压管 DZ 的稳定电压为 ±6V ，它们的其它性能理想。

+

_

+_

A1 A2

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模拟电子技术基础

(a) 运算放大器 A1 、 A2 各组成什么电路？

(b) 画出 uO1 和 uO 波形；(c) 写出振荡频率 f0 与输入电压 UI 的函数关系式。

+

_

+_

A1 A2

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[ 解 ] (a) A1 构成反相输入积分电路， A2 构成同相输入比较电压比较器。

+

_

+_

A1 A2

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模拟电子技术基础

(b) 当 uO ＝ 6V 时，二极管 D 截止，电容 C充电， uO

1 随时间负向线性增大。 当运放 A2 的同相端电位 u2+ 过零时，比较器翻

转， uO= – 6V 。

+

_

+_

A1 A2

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模拟电子技术基础

当 uO= – 6 V 时， D 导通， uO 被强制为 0.6 V 。C迅速放电， uO1 快速正向增大。当 u2+ 再次过零时，比较器翻转， uO=6 V ，二极管截止，电容 C充电， uO1 随时间线性下降。周而复始，形成周期性振荡。

+

_

+_

A1 A2

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模拟电子技术基础

由图可知，运放 A2 同相端电位

令 u2+=0 得

+

_

+_

A1 A2

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模拟电子技术基础

由式 知

当 uO ＝ 6 V 时， uO1 ＝– 5 V ，比较器状态翻转。当 uO ＝ 0.6 V 时， uO1 ＝– 0.5 V ，比较器状态翻转。

t

t

0

0

–5

–0.6

0.5

6

uO1/V

T1

uO/V

T

uO1 和 uO 的波形

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模拟电子技术基础

(c) 由于二极管的导通电阻很小，电容放电时间极短，所以， TT1 。

t

t

0

0

-5

-0.6

0.5

6

uO1/V

T1

uO/V

T

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+

_

+_

A1 A2

由于

当 时，电容充电结束，此时

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故电路的振荡频率